Единицы измерения США

Единицы измерения США являются системой единиц измерения, обычно используемых в США и на большинстве территорий США ^[1] с момента их стандартизации и принятия в 1832 году. ^[2] Система мер США развилась из английских единиц , которые использовались в Британской империи до того, как США стали независимым государством. Система мер Соединенного Королевства к 1824 году претерпела изменения, создав имперскую систему (с имперскими единицами ), которая была официально принята в 1826 году, изменив определения некоторых ее единиц. Следовательно, хотя многие единицы США по сути похожи на свои имперские аналоги, между системами имеются заметные различия .

Большинство общепринятых единиц измерения США были переопределены в терминах метра и килограмма с помощью Приказа Менденхолла 1893 года и, на практике, за много лет до этого. ^[3] Эти определения были уточнены международным соглашением о ярде и фунте 1959 года. ^[4]

Соединенные Штаты используют общепринятые единицы в коммерческой деятельности, а также для личного и общественного использования. В науке, медицине, многих секторах промышленности и некоторых правительственных и военных областях используются метрические единицы. Международная система единиц (СИ), современная форма метрической системы , является предпочтительной для многих применений Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST). ^[5] Для новых типов измерений, где нет традиционной общепринятой единицы, используются международные единицы, иногда смешанные с общепринятыми единицами: например, электрическое сопротивление провода, выраженное в омах (СИ) на тысячу футов.

Система единиц измерения США 1832 года основана на системе, которая использовалась в Соединенном Королевстве до введения британской имперской системы 1 января 1826 года. ^[6] Обе системы произошли от английских единиц , более старой системы единиц, которая развивалась на протяжении тысячелетий до обретения Америкой независимости и имела свои корни как в римских , так и в англосаксонских единицах.

Традиционная система была отстаиваема базирующимся в США Международным институтом по сохранению и совершенствованию мер и весов в конце 19 века. Некоторые сторонники традиционной системы считали французскую революционную, или метрическую, систему атеистической. Президент вспомогательного отделения Института в Огайо писал, что традиционные единицы были «справедливым весом и справедливой мерой, которые одни приемлемы для Господа». Его организация позже зашла так далеко, что опубликовала музыку для песни, провозглашающей «долой всякую „метрическую“ схему». ^[7]

Правительство США приняло Закон о метрическом переводе 1975 года, который сделал метрическую систему «предпочтительной системой мер и весов для торговли и коммерции США». В законодательстве говорится, что федеральное правительство несет ответственность за оказание помощи промышленности в ее добровольном переходе на метрическую систему, т. е. метрификации . Это наиболее очевидно в требованиях США к маркировке пищевых продуктов, где единицы СИ почти всегда представлены наряду с обычными единицами. Согласно CIA World Factbook , Соединенные Штаты являются одной из трех стран (наряду с Либерией и Мьянмой (Бирмой) ), которые не приняли метрическую систему в качестве своей официальной системы мер и весов. ^[8]

Указ президента 12770, подписанный президентом Джорджем Бушем- старшим 25 июля 1991 года, ссылаясь на Закон о переводе метрической системы, предписывал департаментам и агентствам исполнительной власти правительства Соединенных Штатов «принять все необходимые меры в рамках своих полномочий» для использования метрической системы «в качестве предпочтительной системы мер и весов для торговли и коммерции Соединенных Штатов» и уполномочивал министра торговли «учредить Межведомственный совет по метрической политике (ICMP), который будет помогать министру в координации реализации этого указа в масштабах всего федерального правительства».

Единицы измерения, принятые в США, широко используются в потребительских товарах и в промышленном производстве. Метрические единицы являются стандартными в областях науки, медицины и техники, а также во многих секторах промышленности и правительства, включая армию . [ ^8] Существуют отдельные возражения против использования метрических единиц в плотницком деле и строительстве, основанные на том, что легче запомнить целое число дюймов плюс дробь, а не измерение в миллиметрах, ^[9] или что измерения фут-дюйм более подходят, когда расстояния часто делятся на половины, трети и четверти, часто параллельно. В метрической системе также отсутствует параллельное измерение фута . [ ^10]

Термин «единицы измерения, принятые в США» использовался бывшим Национальным бюро стандартов США ^[11] , хотя в разговорной речи иногда используется термин «английские единицы измерения» ^{[12] .}

Для измерения длины в американской традиционной системе используются дюйм , фут , ярд и миля , которые являются единственными четырьмя общепринятыми единицами измерения длины в повседневном использовании. С 1893 года фут был юридически определен как ровно 1200 ⁄ 3937 м (приблизительно0,304 8006  м ). ^[13] С 1 июля 1959 года единицы длины определяются на основе1  ярд =0,9144 м . ^[4] США, Великобритания и другие страны Содружества согласились с этим определением в Международном соглашении о ярдах и фунтах 1958 года. На момент заключения соглашения основной геодезической системой отсчета в Северной Америке была Североамериканская система отсчета 1927 года (NAD27), которая была построена методом триангуляции на основе определения фута в Приказе Менденхолла 1893 года, то есть1  фут = 1200 ⁄ 3937 м : это определение было сохранено для данных, полученных из NAD27, но переименовано в американский обзорный фут, чтобы отличать его от международного фута. ^[4] Для большинства приложений разница между двумя определениями незначительна — один международный фут равен ровно 0,999 998 фута геодезии США, что составляет разницу около 1 ⁄ 8  дюйма (3 мм) на милю, но это влияет на определение Государственных систем плоских координат (SPCS), которые могут простираться на сотни миль. ^[14]

NAD27 был заменен в 1980-х годах Североамериканским датумом 1983 года (NAD83), который определяется в метрах. SPCS также были обновлены, но Национальная геодезическая служба США оставила решение о том, какое (если таковое имеется) определение фута использовать, на усмотрение отдельных штатов (и других юрисдикций). Все системы SPCS 1983 определены в метрах, но сорок юрисдикций также используют геодезический фут, шесть используют международный фут, а десять не указывают, какой тип фута следует использовать, если таковой имеется. ^[15]

В 2019 году NIST совместно с Национальной геодезической службой (NGS), Национальной океанической службой (NOS), Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Министерством торговли (DOC) выпустили уведомление Федерального регистра (FRN), в котором указано об отмене единиц измерения «американский геодезический фут» и «американская геодезическая миля» с 31 декабря 2022 года. ^[16]

В таблицах этого и последующих разделов наиболее распространенные показатели выделены курсивом , а приблизительные значения указаны в скобках; значения, не указанные в скобках, являются точными.

Обратите внимание, что, как объявил Национальный институт стандартов и технологий , американский геодезический фут и другие единицы, определенные на его основе, устарели с 2023 года, «за исключением исторических и устаревших приложений». ^{[16] [13] [18]}

Наиболее широко используемая единица площади с названием, не связанным с какой-либо единицей длины, — это акр . Ранее Национальный институт стандартов и технологий утверждал, что обычные единицы площади определяются в терминах квадратного фута обследования, а не квадратного международного фута, ^[17], но с 2023 года он заявляет, что «хотя исторически миля определялась с использованием американского фута обследования, уставная миля может быть определена с использованием любого определения фута, как и в случае со всеми другими единицами, перечисленными в этой таблице. Однако следует избегать использования определений, основанных на американском футе обследования, после 31 декабря 2022 года, за исключением исторических и устаревших приложений». ^[18]

Кубический дюйм , кубический фут и кубический ярд обычно используются для измерения объема. Кроме того, существует одна группа единиц для измерения объема жидкостей (основанная на винном галлоне и подразделениях жидкой унции ), и одна для измерения объема сухого материала , каждая из которых имеет свои собственные названия и подединицы.

Хотя единицы и их названия похожи на единицы в имперской системе , и многие единицы являются общими для обеих систем в целом; однако, что касается объема, то это полная противоположность. Независимость США от Британской империи за десятилетия до реформирования единиц в 1824 году — в первую очередь галлона , его подразделений и (по массе) более высоких комбинаций выше фунта — является причиной различий в значениях.

Как не участвовавшие в этой реформе, США сохранили отдельные системы для измерения объемов жидкостей и сухих материалов, тогда как имперская система объединила единицы для обоих под новым имперским галлоном. США используют галлон до 1824 года (231 кубический дюйм, 3790 см ³ ) и бушель Винчестера (2150,42 кубических дюйма, 35 239,1 см ³ ), в отличие от британского определения 1824 года 1 имперский галлон (4,5 л; 1,2 галлона США) = 10 фунтов (4,5 кг) воды, а бушель — 8 имперских галлонов (36 л; 9,6 галлона США).

Одна жидкая унция США составляет 1 ⁄ 16 пинты США, 1 ⁄ 32 кварты США и 1 ⁄ 128 галлона США. Чайная ложка, столовая ложка и чашка определяются в терминах жидкой унции как 1 ⁄ 6 , 1 ⁄ 2 , и 8 жидких унций соответственно. Жидкая унция получила свое название изначально от объема одной унции эвердьюпойс воды, ^[21] но в США она определяется как 1 ⁄ 128 галлона США. Следовательно, жидкая унция воды весит около 1,041 унции эвердьюпойс.

В США для маркировки пищевых продуктов и лекарственных средств чайная и столовая ложки определяются как метрические чайная и столовая ложки, а именно5 мл и15 мл соответственно. ^[22]

Поговорка «пинта — это фунт в мире» относится к 16 жидким унциям воды США, которые весят примерно (примерно на 4% больше) одного фунта эвердьюпойс. Имперская пинта воды весит фунт с четвертью (20 унций ).

Существуют различные стандарты для баррелей для некоторых конкретных товаров, включая 31 галлон для пива, 40 галлонов для виски или керосина и 42 галлона для нефти. Общий стандарт для жидкостей составляет 31,5 галлона или половину хогсхеда. Обычный размер 55-галлонной бочки для хранения и транспортировки различных продуктов и отходов иногда путают с баррелем, хотя это не стандартная мера.

В США порции напитков обычно измеряются в жидких унциях. Молоко обычно продается в полпинтах (8 жидких унций), пинтах, квартах, полугаллонах и галлонах. Объем воды для раковин, ванн, прудов, бассейнов и т. д. обычно указывается в галлонах или кубических футах. Количество газов обычно указывается в кубических футах (при одной атмосфере).

Minims, drams, gill и pottle в настоящее время используются редко. Gill часто называют "half-cup". Pottle часто называют "half-gallon".

Сухой объем измеряется по отдельной системе, хотя многие названия остаются прежними. Небольшие фрукты и овощи часто продаются в сухих пинтах и ​​сухих квартах. Сухой галлон США используется реже и не был включен в справочник, который многие штаты признают авторитетным в законе об измерениях. ^{[23] [24]} Однако иногда используются пеки или бушели , особенно для винограда , яблок и подобных фруктов в сельскохозяйственных регионах.

Исторически существовало пять различных английских систем массы: тауэрская , аптекарская , тройская , авердьюпойс и метрическая . Из них авердьюпойс является наиболее распространенной системой, используемой в США, хотя тройский вес по-прежнему используется для взвешивания драгоценных металлов. Апотечное весовое измерение, когда-то использовавшееся аптекарями, было в значительной степени заменено метрическими измерениями. Тауэрское весовое измерение вышло из употребления в Англии (из-за законодательного запрета в 1527 году) столетия назад и никогда не использовалось в США. Имперская система, которая по-прежнему используется для некоторых мер в Соединенном Королевстве и других странах, основана на авердьюпойс с отклонениями от общепринятых единиц США, превышающих фунт.

Фунт эвердьюпойс, который составляет основу общепринятой системы единиц массы США, определен как 453,59237 грамма по соглашению между США, Соединенным Королевством и другими англоязычными странами в 1959 году. Другие единицы массы определяются на его основе.

Фунт авердьюпойса юридически определен как мера массы , ^[25] но название фунт также применяется к мерам силы . Например, во многих контекстах фунт авердьюпойса используется как единица массы, но в некоторых контекстах термин «фунт» используется для обозначения « фунт-силы ». Слаг — это еще одна единица массы, полученная из фунта-силы.

Тройский вес, вес авердьюпойс и вес аптекарей все построены на одной и той же базовой единице, гране, которая одинакова во всех трех системах. Однако, хотя каждая система имеет некоторое совпадение в названиях своих единиц измерения (все имеют унции и фунты), соотношение между граном и этими другими единицами в каждой системе различается. Например, в аптекарском и тройском весе фунт и унция одинаковы, но отличаются от фунта и унции в авердьюпойс с точки зрения их соотношения с гранами и друг с другом. Системы также имеют разные единицы между граном и унцией (в аптекарской системе есть скрупул и драм , в тройской — пеннивейт , а в авердьюпойс — просто драм, иногда пишется драхма ). Драм в авердьюпойс весит чуть меньше половины драм в апотекарейской. Единица измерения объема жидкости драхма основана на весе 1 драхмы воды в аптекарской системе.

Чтобы избежать путаницы, при публикации весов, отличных от эвердьюпойс, обычно упоминается название системы вместе с единицей. Драгоценные металлы, например, часто взвешиваются в «тройских унциях», поскольку более вероятно, что просто «унция» будет означать унцию эвердьюпойс.

Для фунта и более мелких единиц традиционная система США и британская имперская система идентичны. Однако они различаются при работе с единицами, большими, чем фунт. Определение фунта эвердьюпойс в имперской системе идентично определению в традиционной системе США.

В США обычно используются только унция, фунт и короткая тонна — известная в стране просто как тонна, хотя центнер по-прежнему используется в сельском хозяйстве и судоходстве. Гран используется для описания массы пороха и снарядов в боеприпасах для стрелкового оружия . Он также использовался для измерения лекарств и других очень малых масс.

В сельскохозяйственной практике бушель — это фиксированный объем 2150,42 кубических дюймов (35,2391 литра). Масса зерна, таким образом, будет варьироваться в зависимости от плотности. Вот некоторые примеры номинального веса: ^{[26] [27]}

• 1 бушель (кукурузы) = 56 фунтов (25,4012 кг)
• 1 бушель (пшеница) = 60 фунтов (27,2155 кг)
• 1 бушель (ячмень) = 48 фунтов (21,7724 кг)

Наиболее распространенными практическими мерами приготовления как жидких, так и сухих ингредиентов в США являются чайная ложка , столовая ложка и чашка , а также половинки, трети, четверти и восьмушки каждого. Используемые единицы — фунты , унции и жидкие унции . Также используются общие размеры, такие как банка (предполагаемый размер зависит от продукта), банка , квадрат (например, шоколада), палочка (например, масла) или порция фрукта или овоща (например, половина лимона, две средние луковицы). ^[29]

Градусы Фаренгейта используются в США для измерения температуры в большинстве ненаучных контекстов. Шкала абсолютной температуры Ренкина также нашла некоторое применение в термодинамике . Ученые во всем мире используют кельвин и градус Цельсия . Несколько технических стандартов США выражаются в температуре по Фаренгейту, и некоторые американские врачи используют градусы Фаренгейта для температуры тела.

Связь между различными температурными шкалами линейна , но шкалы имеют разные нулевые точки, поэтому преобразование — это не просто умножение на коэффициент. Чистая вода замерзает при 32 °F = 0 °C и кипит при 212 °F = 100 °C при 1 атм . Формула преобразования:$${\displaystyle \{T\}_{\mathrm {^{\circ }F} }={\tfrac {9}{5}}\{T\}_{\mathrm {^{\circ }C} }+32}$$

или наоборот как$${\displaystyle \{T\}_{\mathrm {^{\circ }C} }={\tfrac {5}{9}}{\bigl (}\{T\}_{\mathrm {^{\circ }F} }-32{\bigr )}.}$$

Длина

• 1 рука = 4 дюйма = 101,6 мм
• 1 U ( стоечная единица ) = 1,75 дюйма = 44,45 мм

Объем

• 1 досковый фут = 1 фут × 1 фут × 1 дюйм = 2,360  дм ³

Масса

• 1 слаг = 1 фунт-сила ⋅с ² /фут ≈ 14,59390 кг

Сила

• 1 фунт = сила, ускоряющая 1 фунт массы 1 фут/секунду/секунду ≈ 0,138 ньютона .
• 1 кип = 1000 фунтов силы ≈ 4,44822  кН

Энергия

• 1 фут-фунт ≈ 1,356 Дж
• 1 британская тепловая единица (БТЕ) ​​≈ 1,055 кДж (1054–1060 Дж, в зависимости от того, какое из нескольких определений БТЕ используется)
• 1 Quad 10 ¹⁵ BTU, один квадриллион BTU (короткая шкала) или 1,055×10 ¹⁸ джоулей (1,055 эксаджоулей или ЭДж)

Власть

• 1 лошадиная сила ≈ 745,7  Вт
• 1 тонна холода (12 000 БТЕ/ч) = 3,517 кВт

Давление

• 1 дюйм ртутного столба = давление, создаваемое высотой 1 дюйм ртутного столба = 3386,39 паскалей (33,8639 гПа, миллибар)
• 1 фунт на квадратный дюйм (psi) ≈ 6895 Па

Крутящий момент

• 1 фунт-фут ≈ 1,356  Н⋅м

Изоляция

• 1 Значение R (фут ² ⋅°F⋅ч/БТЕ) ≈ 0,1761 R _SI (К⋅м ² /Вт)

Широко используются различные комбинированные единицы; они легко определяются на основе вышеприведенных основных единиц.

Системы размеров используются для различных товаров в торговле, некоторые из них специфичны для США:

• Стандартный размер одежды в США
• Для большинства металлических проводов используется американский калибр .
• Размеры совков (приборов) , пронумерованные по количеству совков на кварту
• Толщина кожи измеряется в унциях, 1 унция равна 1 ⁄ 64 дюйма (0,40 мм). ^[30]
• Болты и винты соответствуют стандарту унифицированной резьбы, а не стандарту метрической резьбы ISO .
• В Соединенных Штатах спицы измеряются в соответствии с нелинейной безразмерной числовой системой .
• Толщина алюминиевой фольги в США измеряется в милах ( 1 ⁄ 1000 дюйма или 0,0254 мм).
• Площадь поперечного сечения электрического провода в США и Канаде измеряется в круговых милах , один круговой мил (cmil) равен5,067 × 10−4  мм ^{2 (} или7,854 × 10−7  дюймов ² ). Поскольку это так мало, фактическая длина провода обычно измеряется в тысячных долях смила, называемых либо kcmil, либо MCM ^.
• Иногда « тысяча» или «мил» используется для обозначения тысячной доли дюйма .
• Листовой металл в США обычно измеряется в калибре (не путать с американским калибром проволоки), который выводится из веса и, таким образом, различается в зависимости от материала.
• Номинальный размер трубы используется для наружного диаметра труб. Ниже NPS14 число NPS не соответствует диаметру трубы в дюймах.
• Однако номинальный размер медной трубки измеряется на 1 ⁄ 8 дюйма меньше наружного диаметра.
• Система Schedule используется для труб стандартной толщины.
• Содержание алкоголя часто указывается в градусах , 2 × объемных процента алкоголя.
• Шнур используется для измерения объема дров .
• В строительстве под квадратом понимают 100 квадратных футов.
• Тепловой поток в США измеряется в Лэнгли .

В Кодексе Соединенных Штатов эти единицы называются «традиционными системами мер и весов». ^[31]

Другие распространенные способы ^{[ требуется ссылка ]} обозначения системы: обычная , стандартная , английская или имперская (которая относится к мерам измерения после реформы 1824 года, используемым по всей Британской империи и странам Содружества). ^[32] Другой термин — система фут-фунт-секунда (FPS), в отличие от систем сантиметр-грамм-секунда (CGS) и метр-килограмм-секунда (MKS).

Инструменты и крепежные детали с размерами, измеряемыми в дюймах, иногда называют «болтами SAE» или «гаечными ключами SAE», чтобы отличать их от метрических аналогов. Общество инженеров-автомобилестроителей (SAE) изначально разработало стандарты крепежных деталей с использованием единиц США для автомобильной промышленности США; теперь организация использует метрические единицы. ^[33]

• Доска фут
• Перевод единиц
• История измерений и единицы измерения
• План установления единообразия в чеканке монет, весах и мерах в Соединенных Штатах (1790 г.)
• Mars Climate Orbiter , который потерпел неудачу из-за ошибки программного обеспечения, связанной с единицами измерения
• Стандартный кубический фут

• Словарь единиц измерения Роулетта (архив)